2020年高中物理 第4章 牛顿运动定律 习题课 牛顿运动定律的四类典型问题练习 新人教版必修1

习题课牛顿运动定律的四类典型问题课时分层训练基础达标练1(多选)如图所示，一足够长的水平传送带以恒定的速度向右传动将一物体轻轻放在传送带的左端，以v、a、x、f表示物体速度大小、加速度大小、位移大小和所受摩擦力的大小下列选项正确的是()解析：选ab物体在传送带上先做匀加速运动，当达到共同速度后再做匀速运动，a、b正确2某人在地面上用弹簧测力计称得其体重为490 n他将弹簧测力计移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内弹簧测力计的示数如图所示，则电梯运行的vt图象可能是(取电梯向上运动的方向为正)()解析：选at0t1时间段内，人失重，应向上减速或向下加速，b、c错；t1t2时间段内，人匀速或静止；t2t3时间段内，人超重，应向上加速或向下减速，a对，d错3.(多选)将物体竖直向上抛出，假设运动过程中空气阻力大小不变，其速度时间图象如图所示，则()a上升、下降过程中加速度大小之比为119b上升、下降过程中加速度大小之比为101c物体所受的重力和空气阻力之比为91d物体所受的重力和空气阻力之比为101解析：选ad上升、下降过程中加速度大小分别为：a上11 m/s2，a下9 m/s2，由牛顿第二定律得：mgf阻ma上，mgf阻ma下，联立解得mgf阻101，a、d正确4.如图所示，在光滑的水平桌面上有一物体a，通过绳子与物体b相连，假设绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都可以忽略不计，绳子不可伸长如果mb3ma，则绳子对物体a的拉力大小为()ambgbmagc3mag dmbg解析：选b对a、b整体进行受力分析，根据牛顿第二定律可得mbg(mamb)a，对物体a，设绳的拉力为f，由牛顿第二定律得，fmaa，解得fmag，b正确5.如图所示，光滑水平面上，水平恒力f作用在小车上，使小车和木块一起做匀加速直线运动，小车质量为m，木块质量为m，它们的共同加速度为a，木块与小车间的动摩擦因数为.则在运动过程中()a木块受到的摩擦力大小一定为mgb木块受到的合力大小为(mm)ac小车受到的摩擦力大小为d小车受到的合力大小为(mm)a解析：选c把小车和木块看成一个整体，根据牛顿第二定律得：a.木块水平方向只受静摩擦力，根据牛顿第二定律得ffma，故a错误；对木块运用牛顿第二定律得f合ma，故b错误；小车受到的摩擦力与ff大小相等，故c正确；对小车运用牛顿第二定律得f车合ma，故d错误6.(多选)如图所示，已知物块a、b的质量分别为m14 kg、m21 kg，a、b间的动摩擦因数为10.5，a与地面之间的动摩擦因数为20.5，设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，g取10 m/s2，在水平力f的推动下，要使a、b一起运动而b不致下滑，则力f大小可能的是()a50 n b100 nc125 n d150 n解析：选cd对b不下滑有1fnm2g，由牛顿第二定律fnm2a；对整体有f2(m1m2)g(m1m2)a，得f(m1m2)g125 n，选项c、d正确7(多选)物体a、b、c均静止在同一水平面上，它们的质量分别为ma、mb、mc，与水平面间的动摩擦因数分别为a、b、c，用平行于水平面的拉力f分别拉物体a、b、c，所得加速度a与拉力f的关系图线如图中甲、乙、丙所示，则以下说法正确的是()aab，mamb bbc，mbmccbc，mbmc dac，mamc解析：选abd根据牛顿第二定律有fmgma，得ag，则af图象的斜率k，由图象可看出，乙、丙的斜率相等，小于甲的斜率，则mambmc当f0时，ag，根据图象可看出，abc，故选项a、b、d正确8.如图所示，水平传送带正在以v4 m/s的速度匀速顺时针转动，质量为m1 kg的某物块(可视为质点)与传送带之间的动摩擦因数0.1，将该物块从传送带左端无初速度地轻放在传送带上(g取10 m/s2)(1)如果传送带长度l4.5 m，求经过多长时间物块将到达传送带的右端？(2)如果传送带长度l20 m，求经过多长时间物块将到达传送带的右端？解析：物块放到传送带上后，在滑动摩擦力的作用下先向右做匀加速运动由mgma得ag，若传送带足够长，匀加速运动到与传送带同速后再与传送带一同向右做匀速运动物块匀加速运动的时间t14 s，物块匀加速运动的位移x1atgt8 m.(1)因为4.5 m8 m，所以物块一直加速，由lat2得t3 s.(2)因为20 m8 m，所以物块速度达到传送带的速度后，摩擦力变为0，此后物块与传送带一起做匀速运动，物块匀速运动的时间t2 s3 s.故物块到达传送带右端的时间tt1t27 s.答案：(1)3 s(2)7 s能力提升练9放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力f的作用，f的大小与时间t的关系如图甲所示，物块速度v与时间t的关系如图乙所示取重力加速度g10 m/s2.由这两个图象可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数分别为()a0.5 kg,0.4 b1.5 kg，c0.5 kg,0.2 d1 kg,0.2解析：选a由ft图和vt图可得，物块在2 s到4 s内所受外力f3 n，物块做匀加速运动，a m/s22 m/s2，fffma，即310m2m，物块在4 s到6 s所受外力f2 n，物块做匀速直线运动，则fff，fmg，即10m2，由解得m0.5 kg，0.4，故a选项正确10如图所示，物块在静止的足够长的传送带上以速度v0匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，在此传送带的速度由零逐渐增加到2v0后匀速运动的过程中，下列分析正确的是()a物块下滑的速度不变b物块开始在传送带上加速到2v0后匀速c物块先向下匀速运动，后向下加速，最后沿传送带向下匀速运动d物块受的摩擦力方向始终沿斜面向上解析：选c在传送带的速度由零逐渐增加到v0的过程中，物块相对于传送带下滑，故物块受到的滑动摩擦力仍然向上，故这段过程中物块继续匀速下滑，在传送带的速度由v0逐渐增加到2v0过程中，物块相对于传送带上滑，物块受到的滑动摩擦力沿传送带向下，物块加速下滑，当物块的速度达到2v0时，物块相对传送带静止，随传送带匀速下滑，故选项c正确11.如图所示，一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行现将一个木炭包无初速度地放在传送带的最左端，木炭包在传送带上将会留下一段黑色的径迹，下列说法中正确的是()a黑色的径迹将出现在木炭包的左侧b木炭包的质量越大，径迹的长度越短c传送带运动的速度越大，径迹的长度越短d木炭包与传送带间动摩擦因数越大，径迹的长度越短解析：选d木炭包相对于传送带向左运动，因此径迹在其右侧，a错误；设木炭包与传送带间动摩擦因数为，传送带的速度为v，则木炭包与传送带共速时，所用时间t，运动的位移x1t，传送带运动的位移x2vt，径迹长lx2x1，由此可知d正确，b、c错误12(多选)如图所示，粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块a、b、c，质量均为m，b、c之间用轻质细绳连接现用一水平恒力f作用在c上，三者开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面，系统仍加速运动，且始终没有相对滑动则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是()a无论粘在哪个木块上面，系统的加速度都将减小b若粘在a木块上面，绳的拉力减小，a、b间摩擦力不变c若粘在b木块上面，绳的拉力增大，a、b间摩擦力增大d若粘在c木块上面，绳的拉力和a、b间摩擦力都减小解析：选ad因无相对滑动，所以，无论橡皮泥粘到哪个木块上，根据牛顿第二定律都有f3mgmg(3mm)a，系统加速度a减小，选项a正确；若粘在a木块上面，以c为研究对象，受到f、摩擦力mg、绳子拉力ft这三个力的作用，由牛顿第二定律得fmgftma，a减小，f、mg不变，所以，绳子拉力ft增大，选项b错误；若粘在b木块上面，a减小，以a为研究对象，m不变，所受摩擦力减小，选项c错误；若粘在c木块上面，a减小，a、b间的摩擦力减小，以a、b整体为研究对象，有ft2mg2ma，ft减小，选项d正确13如图甲所示，倾角为37的足够长斜面上，质量m1 kg的小物体在沿斜面向上的拉力f14 n作用下，由斜面底端从静止开始运动，2 s后撤去f，前2 s内物体运动的vt图象如图乙所示求：(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)(1)小物体与斜面间的动摩擦因数；(2)撤去力f后1.8 s时间内小物体的位移解析：(1)由题图乙可知，02 s内物体的加速度a14 m/s2，根据牛顿第二定律，fmgsin ffma1，fnmgcos ，而fffn，代入数据解得0.5.(2)撤去f后，mgsin ffma2，得a210 m/s2，设经过t2时间减速到0，根据运动学公式有0v1a2t2，解得t20.8 s，在0.8 s内物体向上运动的位移为x2，0v2a2x2，得x23.2 m.物体到最高点后向下运动，设加速度大小为a3，则mgsin ffma3，解得a32 m/s2.再经t31 s物体发生位移x3，x3a3t1 m，撤去f后物体在1.8 s内的位移xx2x32.2 m，方向沿斜面向上答案：(1)0.5(2)2.2 m，沿斜面向上14.如图所示，细线的一端固定在倾角为45的光滑楔形滑块a的顶端p处，细线的另一端拴一质量为m的小球(重力加速度为g)(1)当滑块至少以多大的加速度向右运动时，线对小球的拉力刚好等于零？(2)当滑块至少以多大的加速度向左运动时，小球对滑块的压力等于零？(3)当滑块以a2g的加速度向左运动时，线中拉力为多大？解析：(1)当ft0时，小球受重力mg和斜面支持力fn作用，如图甲，则fncos 45mg，fnsin 45ma，解得ag.故当向右运动的加速度为g时线上的拉力为0.(2)假设滑块具有向左的加速度a1时，小球受重力mg、线的拉力ft1和斜面的支持力fn1作用，如图乙所示由牛顿第二定律得水平方向：ft1cos 45fn1sin 45ma1，竖直方向：ft1sin 45fn1cos 45mg0.由上述两式解得fn1，ft1.由此两式可以看出，